非晶物质是物质世界中最平常、最普遍、最多样化的物质，也是人类应用最古老和最广泛的材料之一。非晶物质涉及我们生活的方方面面，如非晶玻璃曾经对人类的生活、科学的发展、社会的进步，甚至文化、艺术和宗教都产生了极大的影响，还在东西方文化和文明的差异与分歧中起到了至关重要的作用。此外，从科学的角度看，非晶物质也是最复杂和神秘的、最难认识和理解的物质之一，因此至今我们对于非晶物质的认识还非常肤浅。非晶物质甚至还没有科学和明确的定义，它的本质问题一直是一个科学难题和热门话题。

从物质角度看，非晶物质是自然界中最复杂的常规物质之一，可以被看作是与气态、液态和固态并列的第四种常规物质态。自然界中有大量的具有多样性、普遍性的非晶态物质，因为非晶物质有很多特征和特性，所以很难将其归类于晶体固体或者液体。它是复杂的多体相互作用体系，是远离平衡态的亚稳物质，其基本结构特征是微观原子结构长程无序，短程或局域有一定的序，宏观各向同性均匀，微观具有本征的非均匀性；它具有复杂的多重动力学弛豫行为，其物理、化学和力学性质、特征及结构都随时间不停地演化。不稳定、非均匀、非线性、随机性和不可逆是非晶物质的基本要素，自组织、复杂性和时间在非晶物质中起重要作用。非晶态物质的复杂性、多样性和时间相关性导致它的独特和奇异性质。非晶物质体系虽然比生命体系简单得多，但很多方面和生命物质有类似之处，它们都是复杂体系，能量相对很高，受熵的调控，是远离平衡的亚稳态，所以都会随着时间发生性能和结构衰变，通过环境的特定变化也可使得非晶物质体系暂时年轻化。非晶态物质还有类似生命物质的记忆效应、遗传特性、对外界能量反响的敏感性、可塑性及可通过训练来改进某种性能的特征。这使得非晶物质的研究非常重要，同时研究难度也很大。关于非晶物质和体系的解释和认识既丰富又有趣，但理论发展还不成熟。

非晶物质的复杂性、多样性、非线性、非平衡、无序性并没有阻挡住人们对它的兴趣和研究，现在人们把越来越多的目光从相对简单的有序物质体系转移到复杂的、动态的无序非晶体系。2021年的诺贝尔物理学奖授予意大利科学家G.Parisi，以表彰他对理解复杂无序系统的开创性贡献，也说明无序体系本身研究的重要科学意义和价值。对非晶物质的探寻，将帮助我们窥探物质的本质，了解物质的奥秘。非晶物质的研究是在混乱和无序中发现规律和序，在纷繁和复杂中寻求简单和美，引领了新的物质研究方向，导致很多新概念、新思想、新方法、新工艺、新材料、新模型、新理论，以及新物质观的产生。同时熵和序调控的理念催生了准晶、高熵材料、高熵金属玻璃、非晶基复合材料等新材料体系，颠覆了传统材料从成分和缺陷出发设计和制备的思路，把结构材料的强度、韧性、弹性、抗腐蚀、抗辐照等性能指标提升到前所未有的高度，促进了功能和结构特性的融合，对材料的研发理念、结构材料、绿色节能、磁性材料、催化、生物材料、能源材料、信息材料等领域产生深刻的影响，改变了材料领域的面貌。性能独特的非晶材料在日常生活和高新技术领域成为广泛使用的材料。另外，非晶物质(如金属、玻璃)作为相对简单的无序体系，为研究材料科学、凝聚态物理、复杂体系中的重要科学问题提供了理想、独特的模型体系，极大地推动了复杂无序体系的研究和发展，并成为凝聚态物理的一个重要和有挑战性的分支学科。遗憾的是国内关于非晶物质的书籍偏少，这和蓬勃发展的非晶物质科学和广泛的非晶材料应用形势不相适应。

本书试图用科普的语言，以典型非晶物质(如玻璃、非晶合金、过冷液体)为模型体系来全面介绍非晶物质在整个物质世界的位置，非晶材料的研发、发展和应用历史，以及对人类历史和社会、科学发展的重大作用，重点阐述非晶物质科学中的主要概念，非晶物质科学研究方法、理论模型、重要科学问题和难题，非晶物质形成机制、结构特征、表征方法和模型，非晶物质的本质、热力学和动力学特征，非晶物质和时间、维度的关系，非晶物质中的重要转变——玻璃转变，非晶物质的流变特征和断裂特征，非晶物质的重要物理和力学性能，以及非晶材料各种应用等方面的概况和最新的重要进展，其中穿插了非晶物理和材料的研究历史和精彩故事。

本书是在非晶物质前沿问题艰难探索过程中和如何解决非晶领域的难题与挑战的思考中完成的。书中回顾了非晶物质材料的研究和研发历程，分析了当前该领域的前沿科学问题、发展方向、重要进展、机遇和挑战及在高新技术领域的应用场景，并探讨了其发展前景。每个章节都介绍了与非晶物质相关的研究动态及趋势，试图回答什么是非晶物质的前沿并提出问题，并用一章节列出了非晶物质科学和技术领域重要的100个科学、技术和应用问题与难题。对于这些问题并不试图给出简单和明确的答案，而是希望能引起思考，启发读者能加入到这些问题的对话和研究中来。本书还介绍了有关非晶物质的很多最新的研究进展和新知识，这些新知识或许是浅薄的，但浅薄的新知识尽管是片断、粗浅、有缺陷和不完整的，却代表了本领域的创新。

本书希望把非晶物质研究相容地放入一个更大的物质科学框架和图像中，放入材料研究和应用史中，放入现实世界中去介绍和讨论，让读者能从不同的角度和视野全面了解非晶物质体系及其研究发展历程，以及对技术和科学发展、人类社会和生活的影响。相信读完本书后，读者会对第四类常规物质态非晶物质有更加立体、生动和深入的认知，能像欣赏名画和名曲那样发现非晶物质的美、价值、意义和奥妙。

本书可作为学习和研究非晶物质科学和材料的本科生、研究生的参考读物，也可供从事相关领域的科研工作者以及对玻璃有兴趣的读者参考。

2  《非晶物质》一书三册封面设计语言

封面绿色背底寓意绿色非晶物质(非晶合金目前最主要的应用是节能与环保，可谓绿色非晶材料)。

第一册封面中间沙石子图表示非品物质的普遍性；其中的彩色沙子颗粒寓意普通复杂的非晶物质中隐藏着美和序；采用沙子照片还表明高科技的非晶材料可以从最普通的沙子中熔炼出来，与非晶物质相关的尖端的科技成果（如玻璃、光纤）可以来自于自然界最普通的物质，体现科学家化平凡为神奇的智慧和功绩。

第二册封面中间的玻璃沙漏，寓意非晶物质深刻的时间特性和动力学特性；告诉人们非晶物质的科技和应用有着悠久的历史和古老的文化，并且在不断地推陈出新，为人类文明的进步和发展做出了不可磨灭的贡献。

第三册封面中间图案中的天空蓝代表纯净和深远，寓意非晶物质的研究是一片蓝海，它像深邃的蓝色太空一样，有无穷的奥秘值得有识之士投身探索。其中的多边形寓意无序非晶物质中隐藏的有序，也隐喻松山湖材料实验室的多边形实验楼。